29. Особенности тепловой обработки преднапряженных конструкций

Режимы тепловлажностной обработки предварительно напряженных изделий необходимо назначать не только из условий получения требуемой прочности бетона (передаточной, проектной, отпускной), но и учитывать ряд особенностей, связанных с наличием напрягаемой арматуры (проволочной, канатной, стержневой), натянутой на упоры стенда или силовой формы, иначе при тепловлажностной обработке может произойти снижение качества предварительно напряженных конструкций вследствие:

– возникновения трещин (поперечных и продольных) при нагреве и охлаждении из-за неравномерного прогрева и охлаждения бетона, металлических форм и напрягаемой арматуры;

– уменьшения (сверх допустимого по проекту) величины предварительного напряжения в арматуре при стендовой технологий изготовления от температурного перепада (разности между температурой напрягаемой арматуры, находящейся в пределах нагретой камеры, и температурой наружной среды, в которой находятся устройства, воспринимающие усилия предварительного напряжения);

– обрыва предварительно напряженной арматуры и временных анкеров на свободных участках до передачи усилия обжатия на бетон;

– ухудшения анкеровки арматуры на опорных участках или вдоль конструкции, увеличения зоны передачи напряжения;

– увеличения ширины раскрытия трещин при эксплуатационных воздействиях.

С целью предотвращения возникновения трещин при тепловой обработке предварительно напряженных конструкций, изготовляемых на стендах и в силовых формах, необходимо предусматривать:

– обеспечение условий, при которых величина перепада между температурой среды в камере и упоров при изготовлении изделий на стендах не превышала 65 °С, а температура разогрева бетона не превышала 80 °С;

– при изготовлении изделий в силовых формах предварительное выдерживание, не превышающее 1 ч;

– регулирование начального предварительного напряжения в арматуре.

Режимы тепловой обработки предварительно напряженных конструкций при изготовлении на стендах: Подъем температуры до 80 °С 7ч, изотермическое выдерживание при 80 °С 6,5ч, остывание 1,5ч.

При изготовлении предварительно напряженных конструкций в силовых формах время подъема температуры сокращается на 2,5 ч, а время остывания на 1,5 ч по сравнению с режимами тепловой обработки изделий из тяжелого бетона с изотермической выдержкой при 80 °С, при сохранении неизменным общего цикла тепловой обработки.

С целью исключения возможности появления трещин в бетоне при стендовом изготовлении может быть использован метод регулирования предварительного напряжения и при охлаждении изделий. В этом случае регулирование предварительного напряжения производится путем отпуска натянутой арматуры с момента начала охлаждения изделий.

При стендовой технологии изготовления, кроме отпуска напряжения арматуры на неостывающий бетон для предотвращения температурных трещин, рекомендуется также устройство съемных вкладышей и температурных швов в металлических формах, частичная распалубка изделия (удаление фиксаторов при достижении прочности бетона не менее 3 МПа), а также предварительный подогрев формы.

Особенности тепловой обработки изделий в термоформах и кассетных установках

При тепловой обработке железобетонных изделий в термоформах и кассетных установках прогрев бетона осуществляется контактно-кондуктивным способом путем подачи теплоносителя (пара, горячей воды, разогретого масла и др.) в тепловые отсеки (в бортах и поддоне форм, в стендах, в кассетных установках) или размещения в этих отсеках электронагревателей.

Конструктивное исполнение тепловых отсеков при использовании любых теплоносителей и электронагревателей должно обеспечивать однородность температурного поля на поверхности теплового отсека, непосредственно контактирующего с бетоном изделий, в процессе всей тепловой обработки. Допустимый перепад температур не должен превышать 10°С. С этой целью рекомендуется применять эжекторную систему пароснабжения с давлением пара 0,3-0,4 МПа.

При тепловой обработке в термоформах и на обогреваемых стендах изделий, имеющих большие открытые (неопалубленные) поверхности, через которые происходит контакт с окружающей средой, в процессе нагрева и последующего выдерживания происходит испарение влаги из бетона, что может привести к снижению его физико-механических свойств и образованию трещин на поверхности изделий. Для предотвращения интенсивных влагопотерь из бетона и снижения теплопотерь в окружающую среду тепловая обработка изделий в термоформах и на обогреваемых стендах должна осуществляться с обязательным укрытием неопалубленных поверхностей паронепроницаемыми и теплозащитными материалами.

В качестве таких укрытий могут быть использованы пленочные покрытия и пленкообразующие составы со слоем плитной теплоизоляции, многослойные пленочные покрытия с воздушными прослойками, инвентарные термовлагоизоляционные покрывала.

В холодный период года каждая термоформа должна быть укрыта теплоизолированной крышкой.

Благоприятные температурно-влажностные условия твердения бетона при прогреве в термоформах (особенно в условиях сухого и жаркого климата) могут быть получены путем создания «покрывающих водных бассейнов» толщиной 3-5 см.

Для ускорения прогрева изделий целесообразно бетонную смесь укладывать в предварительно подогретые формы, а также применять предварительно разогретые до 50°С бетонные смеси.

С целью снижения удельных энергозатрат при использовании отдельных термоформ целесообразно осуществлять тепловую обработку в пакете. При установке термоформ в пакет уменьшаются температурные перепады по сечению изделий, так как нагрев их происходит с двух сторон. Верхняя термоформа в пакете закрывается теплоизолированной крышкой. Борта форм должны быть заполнены теплоизоляционным материалом.

При изготовлении объемных элементов (шахт лифтов, коллекторов и т.п.) в термоформах обработка производится с помощью подвижных и неподвижных тепловых секций. С целью снижения продолжительности тепловой обработки объемных изделий рекомендуется применение двухстороннего прогрева путем подачи пара с помощью эжектора, как в тепловые секции, так и во внутреннюю полость сердечника формы.

При изготовлении в термоформах длинномерных предварительно напряженных железобетонных изделий пар подается в тепловые секции, расположенные в поддоне, неподвижных и подвижных бортах формы. Вследствие большой длины изделий рекомендуется распределять пар в секциях с помощью перфорированного трубопровода, уложенного в нижней части секций.

При тепловой обработке изделий в термоформах и кассетных установках с использованием в качестве теплоносителя пара необходимо периодически удалять из тепловых отсеков конденсат, накопление которого приводит к нарушению заданного режима тепловой обработки.

Тепловая обработка изделий в термоформах, обогреваемых отсеках и кассетных установках может осуществляться по режимам, включающим в себя термосную или изотермическую стадию выдерживания. Применение термосных режимов обеспечивает значительное сокращение (в 1,5 - 2 раза) расхода тепловой энергии.

Изотермические режимы рекомендуется применять при тепловой обработке изделий в одиночных термоформах.

При изготовлении изделий в кассетных формах, учитывая, что бетон находится в практическизамкнутом жестком объеме и неопалубленная поверхность незначительна, допускается подъем температуры в бетоне осуществлять без предварительной выдержки со скоростью до 60 °С/ч, но при этоммаксимальная температура на контакте бетона с поверхностью теплового отсека не должна быть выше 100 °С.

С целью увеличения оборачиваемости термоформ и кассетных машин рекомендуется производить двухстадийную тепловую обработку изделий: первую стадию до приобретения бетоном распалубочной прочности, составляющей, как правило, до 50 % проектной прочности, и вторую - при последующем твердении в соответствующих температурно-влажностных условиях (камеры дозревания без подачи пара, в цехе или на складе при положительных температурах) до достижения отпускной прочности.